专利名称：一种塑料用无卤阻燃剂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及阻燃技术领域，特别涉及一种适用于通用塑料和工程塑料加工中的一 种无卤阻燃剂和制备方法。
背景技术：
阻燃剂作为最重要的化工添加剂之一，广泛的应用于通用塑料、工程塑料及塑料 合金、聚氨酯等当中。含卤阻燃剂具有阻燃效率高、添加量少等优点，目前仍然被广泛应用， 但是由于含卤阻燃剂，特别是溴类阻燃剂在燃烧过程中发烟量大、燃烧释放大量有毒和有 腐蚀性的气体，从而带来了巨大的环保压力。目前，欧盟RoHS指令已经将多溴联苯醚、多溴 联苯禁止使用到电子电气和家用电器中，加拿大和美国也有类似规定。国外著名的企业如 Sony、HP等已经明确规定其电子电气产品卤素含量。可以预见，不远将来卤素阻燃剂必然 被新型无卤环保阻燃剂取代，并将逐步退出市场。有机磷系阻燃剂是目前市场上最主要的无卤阻燃剂种类，常常被用于工程塑料合 金和聚氨酯当中，具有毒性小、发烟低等优点。但是有机磷系阻燃剂燃烧会释放出有腐蚀性 的酸性物质，对基材和周围环境具有较大的腐蚀性，并且这类阻燃剂要达到UL VO的阻燃效 果，添加量要达到10%以上，进而造成塑料合金的耐热性降低，韧性变差，机械强度下降，因 此其应用范围也受到了一定的制约。无机阻燃剂具有价格低廉、阻燃、消烟等优点，是一类环保的阻燃剂，常被用于无 卤阻燃的聚烯烃中。但是该类阻燃剂有无法克服的缺点，那就是要达到较好的阻燃级别，必 须大量添加，通常大于50%，这就造成塑料比重严重升高，进而丧失比重小的优点，同时导 致加工性能变差，韧性降低、进而限制了其应用的领域。有机硅阻燃剂是一种新兴的环保阻燃剂，具有燃烧时无毒、无腐蚀性、低烟、发热 量低等优点，也是最具有前途的无卤环保阻燃剂之一。并且有机硅阻燃剂在一定程度上还 可以改善聚合物的力学、加工性能和聚合物材料的表面性能。但是，作为一种有机硅阻燃 剂，也具有价格昂贵、阻燃效率不高、添加量大的不足，因此有必要开发出一种价格适中、效 率较高的有机硅阻燃剂。
发明内容
本发明需要解决的技术问题之一是提供一种既有良好阻燃性能，又不降低聚合物 机械性能和加工性能的塑料用无卤阻燃剂。解决上述技术问题的技术内容如下本发明所述的塑料用无卤阻燃剂主要由20 80份白炭黑，10 80份聚有机硅氧 烷和1 4份的表面处理剂，10-80份有机MQ硅树脂制备而成。优选地，所述气相法白炭黑，其经过表面处理剂进行表面处理，表面处理剂可以为
羟基硅油、甲基苯基硅二醇、二苯基硅二醇、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、二苯基 二乙氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、甲基乙氧基硅烷等，更优选羟基硅油、甲基苯基硅二醇或二苯基硅二醇。所述聚有机硅氧烷，表观形态为无色粘稠的液体。所述聚有机硅氧烷，25°C粘度为200_800Pa. s ；优选为端甲基的聚二甲基硅氧烷。所述有机MQ硅树脂，优选甲基MQ硅树脂。本发明需要解决的另一技术问题是提供上述塑料用无卤阻燃剂的制备方法。解决上述技术问题的技术方案如下本发明所述的塑料用无卤阻燃剂的制备方法，该方法包含以下几个步骤(1)将20-80份气相法白炭黑加入到高速混合机器中，升温到100-200°C ；(2)把1 4份表面处理剂加热到150-250°C，并将加热后的液体连接到高压雾化 喷淋装置上；(3)通过高压雾化装置将表面处理剂分多次雾化加入到处于高速混合状态下的气 相法白炭黑中；(4)在高速混合的状态下，将10 80份聚有机硅氧烷滴加到经过表面处理的气相 法白炭黑中；(5)将10 80份甲基MQ硅树脂加入高速混合器中，继续搅拌60分钟；(6)上述混合物置入犁型混合器中进一步均化分散成微细粉。本发明所述的粉状塑料用无卤阻燃剂用于改善通用塑料和工程塑料的阻燃性能， 其在塑料中的添加量为0. 5 30%，可以通过常规的塑料加工设备如挤出机和注射机制备 塑胶胶粒和塑料制品。所得改性塑料制品具有良好的阻燃性能，燃烧时候不产生腐蚀和有 毒气体，并且具有很好的隔热性能。可以降低发烟量和抑制二氧化碳产生，完全符合新型阻 燃剂无商无磷的环保要求。本发明所述的粉状塑料用无卤阻燃剂同时还具备以下优点(1)相对于液体阻燃 剂，本阻燃剂易于添加，可以直接和塑料粒子混合，也可以单独螺杆喂料进行配比。(2)改善 聚合物的加工性能，克服了传统阻燃剂加入，塑料加工性能变差的缺点。(3)改善脱模性，提 升制品的光泽度。(4)起到增强增韧作用，克服传统阻燃剂影响塑料强度和韧性的缺陷。
具体实施例方式下面通过具体的实施例和在工程塑料聚碳酸酯中的应用情况来详细进一步说明 本发明。所用的气相法白炭黑，纯度在99. 8%以上，比表面积在100-400m2/g之间。实施例1对比用阻燃剂将3份MQ树脂加入到97. 0份聚碳酸酯中，配比见表1.；经过挤出造粒，注塑成型 样条，最终测得工程塑料阻燃性能和相关力学性能见表2.。实施例2对比用阻燃剂将3份粘度为800Pa. s端甲基聚二甲基硅氧烷加入到97. 0份聚碳酸酯中，配比见 表1.；经过挤出造粒，注塑成型样条，最终测得工程塑料阻燃性能和相关力学性能见表2.。实施例3对比用无卤阻燃剂
将100份气相法白炭黑加入到快速混合器中，升温到120°C ；然后向气相法白炭黑 中加入5份温度为200°C的二苯基硅二醇，并混合100分钟。将得到的粉状无卤阻燃剂3. 0 份加入到97.0份聚碳酸酯中，配比见表1.；经过挤出造粒，注塑成型样条，最终测得工程塑 料阻燃性能和相关力学性能见表2.。实施例4本实施例所述的无卤阻燃剂，其由以下重量份的原料和方法制备而成将20份气相法白炭黑加入到快速混合器中，升温到120°C ；然后向气相法白炭黑 中加入1份温度为200°C的二苯基硅二醇，并混合100分钟；接着向其中加入79份甲基MQ 硅树脂混和60分钟。将得到的粉状无卤阻燃剂3. 0份加入到97. 0份聚碳酸酯中，配比见 表1.；经过挤出造粒，注塑成型样条，最终测得工程塑料阻燃性能和相关力学性能见表2.。实施例5本实施例所述的无卤阻燃剂，其由以下重量份的原料和方法制备而成将20份气相法白炭黑加入到快速混合器中，升温到120°C ；然后向气相法白炭黑 中加入1份温度为200°C的二苯基硅二醇，并混合100分钟；接着向其中加入79份粘度为 800Pa. s的端甲基聚二甲基硅氧烷，混合60分钟。将得到的粉状无卤阻燃剂3. 0份加入到 97.0份聚碳酸酯中，配比见表1.；经过挤出造粒，注塑成型样条，最终测得工程塑料阻燃性 能和相关力学性能见表2.。实施例6本实施例所述的塑料用无卤阻燃剂，其由以下重量份的原料和方法制备而成将20份气相法白炭黑加入到快速混合器中，升温到120°C ；然后向气相法白炭黑 中加入1份温度为200°C的二苯基硅二醇，并混合100分钟；接着向其中加入60份甲基MQ 硅树脂混和60分钟；再加入19份粘度为500Pa. s的端甲基聚二甲基硅氧烷，继续混合60 分钟。将得到的粉状无卤阻燃剂3.0份加入到97.0份聚碳酸酯中，配比见表1.；经过挤出 造粒，注塑成型样条，最终测得工程塑料阻燃性能和相关力学性能见表2.。实施例7本实施例所述的塑料用无卤阻燃剂，其由以下重量份的原料和方法制备而成将20份气相法白炭黑加入到快速混合器中，升温到120°C ；然后向气相法白炭黑 中加入1份温度为200°C的二苯基硅二醇，并混合100分钟；接着向其中加入40份甲基MQ 硅树脂混和60分钟；再加入39份粘度为500Pa. s的端甲基聚二甲基硅氧烷，继续混合60 分钟。将得到的粉状无卤阻燃剂3.0份加入到97.0份聚碳酸酯中，配比见表1.；经过挤出 造粒，注塑成型样条，最终测得工程塑料阻燃性能和相关力学性能见表2.。实施例8本实施例所述的塑料用无卤阻燃剂，其由以下重量份的原料和方法制备而成将20份气相法白炭黑加入到快速混合器中，升温到120°C ；然后向气相法白炭黑 中加入1份温度为200°C二苯基硅二醇，并混合100分钟；接着向其中加入30份甲基MQ硅 树脂混和60分钟；再加入49份粘度为500Pa. s的端甲基聚二甲基硅氧烷，继续混合60分 钟。将得到的粉状无卤阻燃剂3.0份加入到97.0份聚碳酸酯中，配比见表1.；经过挤出造 粒，注塑成型样条，最终测得工程塑料阻燃性能和相关力学性能见表2.。实施例9
本实施例所述的无卤阻燃剂，其由以下重量份的原料和方法制备而成将40份气相法白炭黑加入到快速混合器中，升温到120°C ；然后向气相法白炭黑 中加入2份温度为200°C的二苯基硅二醇，并混合100分钟；接着向其中加入10份甲基MQ 硅树脂混和60分钟；再加入48份粘度为500Pa. s的端甲基聚二甲基硅氧烷，继续混合60 分钟。将得到的粉状无卤阻燃剂3.0份加入到97.0份聚碳酸酯中，配比见表1.；经过挤出 造粒，注塑成型样条，最终测得工程塑料阻燃性能和相关力学性能见表2.。实施例10本实施例所述的无卤阻燃剂，其由以下重量份的原料和方法制备而成将40份气相法白炭黑加入到快速混合器中，升温到120°C ；然后向气相法白炭黑 中加入4份温度为200°C的二苯基硅二醇，并混合100分钟；接着向其中加入10份甲基MQ 硅树脂混和60分钟；再加入46份粘度为500Pa. s的端甲基聚二甲基硅氧烷，继续混合60 分钟。将得到的粉状无卤阻燃剂3.0份加入到97.0份聚碳酸酯中，配比见表1.；经过挤出 造粒，注塑成型样条，最终测得工程塑料阻燃性能和相关力学性能见表2.。实施例11本实施例所述的无卤阻燃剂，其由以下重量份的原料和方法制备而成将40份气相法白炭黑加入到快速混合器中，升温到120°C ；然后向气相法白炭黑 中加入2份温度为200°C的二苯基硅二醇，并混合100分钟；接着向其中加入20份甲基MQ 硅树脂混和60分钟；再加入38份粘度为500Pa. s的端甲基聚二甲基硅氧烷，继续混合60 分钟。将得到的粉状无卤阻燃剂0.8份加入到99. 2份聚碳酸酯中，配比见表1.；经过挤出 造粒，注塑成型样条，最终测得工程塑料阻燃性能和相关力学性能见表2.。实施例12本实施例所述的无卤阻燃剂，其由以下重量份的原料和方法制备而成将40份气相法白炭黑加入到快速混合器中，升温到120°C ；然后向气相法白炭黑 中加入2份温度为200°C的二苯基硅二醇，并混合100分钟；接着向其中加入20份甲基MQ 硅树脂混和60分钟；再加入38份粘度为500Pa. s的端甲基聚二甲基硅氧烷，继续混合60 分钟。将得到的粉状无卤阻燃剂1.6份加入到98.4份聚碳酸酯中，配比见表1.；经过挤出 造粒，注塑成型样条，最终测得工程塑料阻燃性能和相关力学性能见表2.。实施例13本实施例所述的无卤阻燃剂，其由以下重量份的原料和方法制备而成将40份气相法白炭黑加入到快速混合器中，升温到120°C ；然后向气相法白炭黑 中加入2份温度为200°C的二苯基硅二醇，并混合100分钟；接着向其中加入20份甲基MQ 硅树脂混和60分钟；再加入38份粘度为500Pa. s的端甲基聚二甲基硅氧烷，继续混合60 分钟。将得到的粉状无卤阻燃剂3. 0份加入到97份聚碳酸酯中，配比见表1 ；经过挤出造 粒，注塑成型样条，最终测得工程塑料阻燃性能和相关力学性能见表2.。实施例14本实施例所述的无卤阻燃剂，其由以下重量份的原料和方法制备而成将40份气相法白炭黑加入到快速混合器中，升温到120°C ；然后向气相法白炭黑 中加入2份温度为200°C的二苯基硅二醇，并混合100分钟；接着向其中加入20份甲基MQ 硅树脂混和60分钟；再加入38份粘度为500Pa. s的端甲基聚二甲基硅氧烷，继续混合60分钟。将得到的粉状无卤阻燃剂4份加入到96份聚碳酸酯中，配比见表1.；经过挤出造粒， 注塑成型样条，最终测得工程塑料阻燃性能和相关力学性能见表2.。实施例15本实施例所述的无卤阻燃剂，其由以下重量份的原料和方法制备而成将60份气相法白炭黑加入到快速混合器中，升温到120°C ；然后向气相法白炭黑 中加入3份温度为200°C的二苯基硅二醇，并混合100分钟；接着向其中加入15份甲基MQ 硅树脂混和60分钟；再加入22份粘度为500Pa. s的端甲基聚二甲基硅氧烷，继续混合60 分钟。将得到的粉状无卤阻燃剂3.0份加入到97份聚碳酸酯中，配比见表1.；经过挤出造 粒，注塑成型样条，最终测得工程塑料阻燃性能和相关力学性能见表2.。实施例16本实施例所述的无卤阻燃剂，其由以下重量份的原料和方法制备而成将80份气相法白炭黑加入到快速混合器中，升温到120°C ；然后向气相法白炭黑 中加入4份温度为200°C的二苯基硅二醇，并混合100分钟；接着向其中加入6份甲基MQ 硅树脂混和60分钟；再加入10份粘度为200Pa. s的端甲基聚二甲基硅氧烷，继续混合60 分钟。将得到的粉状无卤阻燃剂3.0份加入到97份聚碳酸酯中，配比见表1.；经过挤出造 粒，注塑成型样条，最终测得工程塑料阻燃性能和相关力学性能见表2.。实施例17本实施例所述的无卤阻燃剂，其由以下重量份的原料和方法制备而成将40份气相法白炭黑加入到快速混合器中，升温到120°C ；然后向气相法白炭黑 中加入2份温度为180°C的甲基苯基硅二醇，并混合100分钟；接着向其中加入10份甲基 MQ硅树脂混和60分钟；再加入48份粘度为500Pa. s的端甲基聚二甲基硅氧烷，继续混合 60分钟。将得到的粉状无卤阻燃剂3.0份加入到97.0份聚碳酸酯中，配比见表1.；经过挤 出造粒，注塑成型样条，最终测得工程塑料阻燃性能和相关力学性能见表2.。实施例18本实施例所述的无卤阻燃剂，其由以下重量份的原料和方法制备而成将40份气相法白炭黑加入到快速混合器中，升温到120°C ；然后向气相法白炭黑 中加入4份温度为180°C的甲基苯基硅二醇，并混合100分钟；接着向其中加入10份甲基 MQ硅树脂混和60分钟；再加入46份粘度为800Pa. s的端甲基聚二甲基硅氧烷，继续混合 60分钟。将得到的粉状无卤阻燃剂3.0份加入到97.0份聚碳酸酯中，配比见表1.；经过挤 出造粒，注塑成型样条，最终测得工程塑料阻燃性能和相关力学性能见表2.。实施例19本实施例所述的无卤阻燃剂，其由以下重量份的原料和方法制备而成将40份气相法白炭黑加入到快速混合器中，升温到120°C ；然后向气相法白炭黑 中加入2份温度为150°C的羟基硅油，并混合100分钟；接着向其中加入10份甲基MQ硅树 脂混和60分钟；再加入48份粘度为500Pa. s的端甲基聚二甲基硅氧烷，继续混合60分钟。 将得到的粉状无卤阻燃剂3. 0份加入到97. 0份聚碳酸酯中，配比见表1.；经过挤出造粒， 注塑成型样条，最终测得工程塑料阻燃性能和相关力学性能见表2.。实施例20本实施例所述的无卤阻燃剂，其由以下重量份的原料和方法制备而成
将40份气相法白炭黑加入到快速混合器中，升温到120°C ；然后向气相法白炭黑 中加入2份温度为150°C的羟基硅油，并混合100分钟；接着向其中加入10份甲基MQ硅树 脂混和60分钟；再加入48份粘度为500Pa. s的端甲基聚二甲基硅氧烷，继续混合60分钟。 将得到的粉状无卤阻燃剂3. 0份加入到97. 0份聚碳酸酯中，配比见表1.；经过挤出造粒， 注塑成型样条，最终测得工程塑料阻燃性能和相关力学性能见表2。将20份气相法白炭黑加入到快速混合器中，升温到120°C ；然后向气相法白炭黑 中加入1份温度为200°C的二苯基硅二醇，并混合100分钟；接着向其中加入79份粘度为 800Pa. s的端甲基聚二甲基硅氧烷，混合60分钟。将得到的粉状无卤阻燃剂3. 0份加入到 97.0份聚碳酸酯中，配比见表1.；经过挤出造粒，注塑成型样条，最终测得工程塑料阻燃性 能和相关力学性能见表2.。表.1配方表
权利要求
一种塑料用无卤阻燃剂，其特征是，其主要以下重量份的原料组成20～80份白炭黑，10～80份聚有机硅氧烷和1～4份的表面处理剂，10 80份有机MQ硅树脂。
2.根据权利要求1所述的塑料用无卤阻燃剂，其特征是，所述表面处理剂为羟基硅油、 甲基苯基硅二醇、二苯基硅二醇、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、二苯基二乙氧基 硅烷、二苯基二甲氧基硅烷或甲基乙氧基硅烷。
3.根据权利要求1所述的塑料用无卤阻燃剂，其特征是，所述表面处理剂为羟基硅油、 甲基苯基硅二醇或二苯基硅二醇。
4.根据权利要求1所述的塑料用无卤阻燃剂，其特征是，所述聚有机硅氧烷，其25°C粘 度为 200-800Pa. s。
5.根据权利要求4所述的塑料用无卤阻燃剂，其特征是，所述聚有机硅氧烷为端甲基的聚二甲基硅氧烷。
6.根据权利要求1所述的塑料用无卤阻燃剂，其特征是，所述有机MQ硅树脂为甲基MQ 硅树脂。
7.一种制备权利要求1所述的塑料用无卤阻燃剂的方法，其特征是，包括以下几个步骤(1)将20-80份气相法白炭黑加入到高速混合机器中，升温到100-200°C；(2)把1 4份表面处理剂加热到150-250°C，并将加热后的液体连接到高压雾化喷淋装置上；(3)通过高压雾化装置将表面处理剂分多次雾化加入到处于高速混合状态下的气相法 白炭黑中；(4)在高速混合的状态下，将10 80份聚有机硅氧烷滴加到经过表面处理的气相法白 炭黑中；(5)将10 80份甲基MQ硅树脂加入高速混合器中，继续搅拌60分钟；(6)上述混合物置入犁型混合器中进一步均化分散成微细粉。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征是，所述表面处理剂为羟基硅油、甲基苯基硅二醇、二苯基硅二醇、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷、二苯 基二甲氧基硅烷或甲基乙氧基硅烷。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征是，所述聚有机硅氧烷为端甲基的聚二甲 基硅氧烷。
10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征是，所述有机MQ硅树脂为甲基MQ硅树脂。
全文摘要
本发明公开了一种无卤阻燃剂，它主要由以下重量份的原料组成20～80份白炭黑，10～80份聚有机硅氧烷和1～4份的表面处理剂，5-80份有机MQ硅树脂。本发明所述的粉状塑料用无卤阻燃剂用于改善通用塑料和工程塑料的阻燃性能，所得改性塑料制品具有良好的阻燃性能，燃烧时候不产生腐蚀和有毒气体，并且具有很好的隔热性能。可以降低发烟量和抑制二氧化碳产生，完全符合新型阻燃剂无卤无磷的环保要求。
文档编号C08K3/36GK101942199SQ201010281899
公开日2011年1月12日 申请日期2010年9月13日 优先权日2010年9月13日
发明者吴春蕾, 李振华, 王跃林 申请人:广州吉必盛科技实业有限公司